高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法

摘要

本发明提供一种高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法。该开采方法包括：选取生产区块，在生产区块的油藏中部和顶部分别部署火驱线性驱井网和烟道气回注重力驱井网；安装地面设施并铺设输送管线；从火驱注气井向油层注入空气并点火，将燃烧产生的热油与烟道气经由火驱生产井采出，将烟道气分离过滤后，回注到烟道气注气井中，经由气驱生产井生产采油。该开采方法能够避免因单一火驱造成的火线推进不均匀，动用面积小的弊端，增大油藏动用面积；火驱与烟道气回注重力驱协同作用能够提高油藏采收率；同时火驱产生的烟道气能够为顶部注气提供稳定的气源，烟道气的回注能够减少尾气的排放，降低操作成本，减少空气污染，保护环境。

权利要求

1.一种高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其包括以下步骤：选取生产区块；

在生产区块的油藏中部部署火驱线性驱井网；

在生产区块的油藏顶部部署烟道气回注重力驱井网；

安装地面设施并铺设输送管线；所述地面设施包括烟道气气液分离装置和气体过滤装置；

向火驱线性驱井网中的火驱注气井中注入空气并点火，在油层中形成稳定的火驱前缘，持续注入空气保持火驱前缘稳步向前推进，将燃烧产生的热油与烟道气经由火驱线性驱井网中的火驱生产井采出，将烟道气通过输送管道经由烟道气气液分离装置、气体过滤装置进行分离过滤后，回注到烟道气回注重力驱井网中的烟道气注气井中，经烟道气注气井回注到地层，然后经由烟道气回注重力驱井网中的气驱生产井生产采油；

其中，火驱与烟道气回注重力驱同时开发。

2.根据权利要求1所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于，生产区块的选取需满足如下的油藏条件：油层倾角≥10°，油层厚度>2m，油层渗透率>10×10-3μm2，原油粘度为50mPa·s-50000mPa·s，含油饱和度>30％。

3.根据权利要求1所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：所述火驱线性驱井网包括至少一排火驱注气井和一排火驱生产井，火驱注气井和火驱生产井的方向与油藏倾斜方向垂直，火驱注气井位于高部位，火驱生产井位于低部位，火驱前缘由高部位向低部位推进；

优选地，火驱注气井和火驱生产井之间的排间距为50-150m。

4.根据权利要求1所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：所述烟道气回注重力驱井网包括至少一口烟道气注气井和至少一口气驱生产井，气驱生产井分布于烟道气注气井周围；烟道气注气井和气驱生产井的方向与油藏倾斜方向垂直，烟道气注气井位于高部位，气驱生产井位于低部位；

优选地，烟道气注气井和气驱生产井之间的排间距为50-150m。

5.根据权利要求1所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：所述地面设施还包括辅助增压装置。

6.根据权利要求3所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：当火驱注气井中火线燃烧至火驱生产井时，关闭火驱注气井，将火驱生产井改为注气井，并在其低部位部署二线火驱生产井，燃烧产生的热油与烟道气一并经由二线火驱生产井生产采出，将烟道气通过输送管道经由烟道气气液分离装置、气体过滤装置进行气液分离和过滤后，回注到油藏顶部的烟道气注气井中，然后经由气驱生产井生产采油，依次类推进行；

优选地，每线火驱生产井相邻之间的排间距为50-150m；每线火驱生产井中，火驱生产井相邻之间的井间距为50-150m。

7.根据权利要求4所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：过滤后的烟道气回注到油藏顶部的烟道气注气井中后，随着烟道气的注入，地层中的烟道气会向周围的气驱生产井推进，当气驱生产井中产出大量烟道气时，将气驱生产井关闭或将气驱生产井改为烟道气注气井，并在其周围部署二线气驱生产井进行生产采油，依次类推进行；

优选地，每线气驱生产井相邻之间的排间距为50-150m；每线气驱生产井中，气驱生产井相邻之间的井间距为50-150m。

8.根据权利要求1所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：所述烟道气回注重力驱井网的类型包括面积井网、排状井网或不规则井网；

优选地，所述面积井网包括五点法井网、反七点法井网或九点法井网。

9.根据权利要求1所述的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其特征在于：火驱的油藏层位和烟道气回注重力驱的油藏层位位于同一层位或不同层位。

说明书

高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法

技术领域

[0001] 本发明属于油藏开采技术领域，涉及一种高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法。

背景技术

[0002] 稠油通常指地层条件下粘度超过50mPa·s，相对密度大于0.920的原油。国内已探明的稠油储量达13亿吨，约占国内总石油储量的25-30％。稠油因其密度大、粘度高、流动性差，所以常规水驱开采方法开发效果差，火驱技术已经成为提高稠油采收率的主要方法之一。对于高倾角稠油油藏，通常采用油藏顶部线性驱和油藏富油区中部线性驱两种火驱方式。采用顶部线性驱方式开发，从构造高部位向构造低部位注空气时，注入的空气会向构造高部位运移，使大量的空气流向已燃区域，造成空气的浪费。随着已燃区的逐渐扩大，需要的注空气速度也要随之增加，使操作成本不断提高。同时，油藏低部位受效较慢，开发效率不高。而采用油藏富油区中部线性驱方式开发，从富油区的中部位注入空气，同时向上部和下部驱替，会导致火线推进不均匀，导致向下部见效较好，而向上部的见效较差，油藏的整体动用程度低，开发效果不够理想。

发明内容

[0003] 基于上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同驱替开采方法，能够增加油藏整体动用面积，使高倾角油藏的构造上部与下部同时开发，提高开采速度。

[0004] 本发明的目的通过以下技术方案得以实现：

[0005] 本发明提供一种高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，其包括以下步骤：

[0006] 选取生产区块；

[0007] 在生产区块的油藏中部部署火驱线性驱井网；

[0008] 在生产区块的油藏顶部部署烟道气回注重力驱井网；

[0009] 安装地面设施并铺设输送管线；所述地面设施包括烟道气气液分离装置和气体过滤装置；所述的气液分离装置、气体过滤装置为本领域常规分离过滤装置。

[0010] 向火驱线性驱井网中的火驱注气井中注入空气并点火，在油层中形成稳定的火驱前缘，持续注入空气保持火驱前缘稳步向前推进，将燃烧产生的热油与烟道气经由火驱线性驱井网中的火驱生产井采出，将烟道气通过输送管道经由烟道气气液分离装置、气体过滤装置进行分离过滤后，回注到烟道气回注重力驱井网中的烟道气注气井中，经烟道气注气井回注到地层，然后经由烟道气回注重力驱井网中的气驱生产井生产采油。

[0011] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，“在油层中形成稳定的火驱前缘，持续注入空气保持火驱前缘稳步向前推进”为本领域火驱点火进行火驱的常规操作。

[0012] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，生产区块的选取需满足如下的油藏条件：油层倾角≥10°，油层厚度>2m，油层渗透率>10×10-3μm2，原油粘度为50mPa·s-50000mPa·s，含油饱和度>30％。

[0013] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，[0014] 所述火驱线性驱井网包括至少一排火驱注气井和一排火驱生产井(例如，在实施例中为一线火驱生产井)，火驱注气井和火驱生产井的方向(井排的方向)与油藏倾斜方向垂直，火驱注气井位于高部位，火驱生产井位于低部位，火驱前缘由高部位向低部位推进。

[0015] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，[0016] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，火驱注气井和火驱生产井之间的排间距为50-150m。

[0017] 所述烟道气回注重力驱井网包括至少一口烟道气注气井和至少一口气驱生产井(例如，在实施例中为一线气驱生产井)，气驱生产井分布于烟道气注气井周围；烟道气注气井和气驱生产井的方向(井排的方向)与油藏倾斜方向垂直，烟道气注气井位于高部位，气驱生产井位于低部位。

[0018] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，烟道气注气井和气驱生产井之间的排间距为50-150m。

[0019] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，为了描述油层在地下的垂向位置，定义油藏的油层中部海拔为油层中部位置在海平面之上的垂直距离。如果油层在海平面之下，则该值为负。本发明所提到的“高部位”指油层中部海拔的值大的油藏部位，“低部位”指油层中部海拔的值小的油藏部位。

[0020] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，所述地面设施还包括辅助增压装置。从油层低部位产出的烟道气本身具有一定的压力，且该压力一般比油层顶部压力高，无需压缩即可自然回注到油层顶部。但有时由于井眼表皮系数和注入能力等因素的影响，可能需要进行小幅度增压。可以利用辅助增压设备进行增压后，经管线输送至油藏顶部，经注烟道气井回注到地层。所述辅助增压装置为本领域常规增压装置。

[0021] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，[0022] 当火驱注气井中火线燃烧至火驱生产井时，关闭火驱注气井，将火驱生产井改为注气井，并在其低部位部署二线火驱生产井，燃烧产生的热油与烟道气一并经由二线火驱生产井生产采出，将烟道气通过输送管道经由烟道气气液分离装置、气体过滤装置进行气液分离和过滤后，回注到油藏顶部的烟道气注气井中，然后经由气驱生产井生产采油，依次类推进行。

[0023] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，每线火驱生产井相邻之间的排间距为50-150m；每线火驱生产井中，火驱生产井相邻之间的井间距为50-150m。

[0024] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，是以第二线为例，实际上，当火驱注气井中火线燃烧至火驱生产井时，关闭火驱注气井，将火驱生产井改为注气井，并在其低部位部署二线火驱生产井，也可以是二线、三线及以上的火驱生产井，这些生产井可以同时、也可以不同时开采。下面的烟道气回注重力驱也是如此。

[0025] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，每排火驱注气井和每排火驱生产井的数量依据油田实际情况而定。

[0026] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，[0027] 过滤后的烟道气回注到油藏顶部的烟道气注气井中后，随着烟道气的注入，地层中的烟道气会向周围的气驱生产井推进，当气驱生产井中产出大量烟道气时，将气驱生产井关闭或将气驱生产井改为烟道气注气井，并在其周围部署二线气驱生产井进行生产采油，依次类推进行。操作中应尽量使注入的烟道气滞留在油藏中，不要再次采出。若有少量烟道气再次被采出，应将其分离后汇入到回注管路，重新注入到地层，避免向大气中排放。

[0028] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，每线气驱生产井相邻之间的排间距为50-150m；每线气驱生产井中，气驱生产井相邻之间的井间距为50-150m。

[0029] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，烟道气注气井和气驱生产井的具体井的数量根据油藏实际情况、单井的注气能力以及预期火驱产生的烟道气量而定。

[0030] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，所述烟道气回注重力驱井网的类型可以包括面积井网、排状井网或不规则井网；

[0031] 更加优选地，所述面积井网可以包括五点法井网、反七点法井网或九点法井网。

[0032] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，火驱与烟道气回注重力驱可以同时开发。

[0033] 上述高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法中，优选地，火驱的油藏层位和烟道气回注重力驱的油藏层位可以位于同一层位或不同层位。

[0034] 本发明的高倾角稠油油藏中部火驱与顶部烟道气回注重力驱协同驱替开采方法能够适用于原始油藏，也能够适用于注蒸汽开发后期的油藏。

[0035] 本发明中，稠油通常指地层条件下粘度超过50mPa·s，相对密度大于0.920的原油；高倾角油藏通常是指地层倾角大于10°的油藏；火驱是指火烧油层采油方法的简称，通过注气井向地层连续注入空气并点燃油层，实现层内燃烧，从而将地层原油从注气井推向生产井的采油方法；顶部烟道气回注重力驱是指将油藏中部火驱过程中排出的烟道气回注到油藏顶部地层中，形成人工气顶，利用气体与原油之间的重力差异形成稳定重力驱。

[0036] 本发明的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法的主要采油机理如下：

[0037] (1)所述开采方法中火驱采油方法伴随着复杂的传热、传质过程和物理化学变化，具有多种开采机理。火驱通过注气井向地层连续注入空气，并点燃油层，形成火线。火线前方的原油受热降粘、蒸馏，蒸馏后的轻质油、汽与燃烧烟气被驱向前方，留下未被蒸馏的重质组分在高温下产生裂化、分解，最后剩下的裂解产物—焦炭作为火烧油层的燃料，维持油层继续向前燃烧；在高温下，油层水(包括束缚水)、注入水及燃烧生成水，变成蒸汽，携带大量的热量传递给前方油层，并再次洗刷油层原油，最终把原油驱向生产井。这样便在地下油层内形成一个多种驱动机制并存的复杂过程，各种机制共同作用。

[0038] (2)所述开采方法中火驱采油方法具有热水驱、蒸汽驱和烟道气驱多种开采机理。

[0039] (3)所述开采方法中顶部注入烟道气重力驱采油方法具有增溶、降粘、强化蒸馏和扩大波及体积等作用。

[0040] (4)所述开采方法中顶部注入烟道气重力驱采油过程中烟道气通常含有80％-85％的氮气和15％-20％的二氧化碳以及少量杂质。烟道气的化学成分不固定，其性质主要取决于氮气和二氧化碳在烟道气中所占的比例，具有二氧化碳驱和氮气驱的驱油机理。

[0041] (5)所述开采方法中顶部注入烟道气重力驱采油方法中氮气可以进入水不能进入的低渗透层段，可降低渗透带处于束缚状态的原油驱替成为可流动的原油。

[0042] (6)所述开采方法中顶部注入烟道气重力驱采油方法中氮气被注入油层后，可在油层中形成束缚气饱和度，从而使含水饱和度及水相渗透率降低，在一定程度上提高后续水驱的波及体积。

[0043] (7)所述开采方法中顶部注入烟道气重力驱采油方法中氮气不溶于水，微溶于油，能够形成微气泡，与油水形成乳状液，降低原油黏度，提高采收率。

[0044] 本发明的突出效果为：

[0045] 本发明提供的高倾角稠油油火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，开采效果好、开采速度高，能够避免因单一火驱造成的火线推进不均匀，动用面积小的弊端，增大油藏整体动用面积；火驱与烟道气回注重力驱协同作用能够有效降低所波及地层的原油粘度，补充地层能量，增加单井产能和提高油藏采收率；同时火驱产生的烟道气能够为顶部注气提供稳定的气源，烟道气的回注能够减少尾气的排放，降低操作成本，减少空气污染，保护环境。

附图说明

[0046] 图1为本发明实施例中高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采流程图；

[0047] 图2为本发明实施例中火驱线性驱井网示意图；

[0048] 图3为本发明实施例中烟道气回注重力驱五点井网示意图；

[0049] 图4为本发明实施例中高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采整体流程示意图。

具体实施方式

[0050] 为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

[0051] 实施例

[0052] 本实施例提供一种高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，流程图如图1所示，其包括以下步骤：

[0053] (1)选取生产区块，该生产区块的油藏条件为：油层倾角为30°，油层厚度为15m，油层渗透率为580×10-3μm2，油藏条件下原油粘度为250mPa·s-300mPa·s，初始含油饱和度为70％。

[0054] (2)在生产区块的油藏中部部署火驱线性驱井网，该所述火驱线性驱井网包括一排火驱注气井和一排火驱生产井(为一线火驱生产井)；每排井的数量为5口。如图2所示，火驱注气井与一线火驱生产井之间的排间距为100m，每线火驱生产井中，火驱生产井相邻之间的井间距为100m，火驱注气井位于高部位，一线火驱生产井位于低部位。

[0055] (3)在生产区块的油藏顶部部署烟道气回注重力驱井网，所述烟道气回注重力驱井网包括一口烟道气注气井以及在其周围部署的四口气驱生产井(为一线气驱生产井)，部署采取五点法井网(如图3所示)，四口井构成正方形四角，烟道气注气井位于正方形中心，气驱生产井与烟道气注气井之间的排间距为150m，每口气驱生产井相邻之间的井间距为150m；烟道气注气井和气驱生产井的方向与油藏倾斜方向垂直，烟道气注气井位于高部位，气驱生产井位于低部位。

[0056] (4)安装烟道气气液分离装置、气体过滤装置和辅助增压装置，火驱生产井、烟道气气液分离装置、气体过滤装置和烟道气注气井依次通过输送管道相连通。

[0057] (5)从火驱注气井向油层注入空气，用电点火方式点燃油层，在油层中形成稳定的火驱前缘，并持续注入空气保持火驱前缘稳步向前推进，将燃烧产生的热油与烟道气经由一线火驱生产井采出，上返到地面，然后将烟道气通过输送管道经由烟道气气液分离装置、气体过滤装置进行气液分离和过滤后，利用辅助增压装置进行增压后，经管线输送至油藏顶部的烟道气注气井中，经烟道气注气井回注到地层，然后经由气驱生产井生产采油(如图4所示)。

[0058] 初期火驱注气井的注气速度为3000Nm3/d，单井月增注气速度为1000Nm3/d，直至单井注气速度达到20000Nm3/d，之后不再增加。实施过程中可以根据动态监测资料和油井产量进行相应的调整。当油藏中火线向下燃烧到一线生产井时，关闭火驱注气井，将一线火驱生产井改为注气井，并在其低部位部署二线火驱生产井，燃烧产生的热油与烟道气并经由二线火驱生产井生产采出，通过输送管道经由烟道气气液分离装置、气体过滤装置进行气液分离和过滤后，将过滤后的烟道气回注到油藏顶部的烟道气注气井中，然后经由气驱生产井生产采油，依次类推，部署三线火驱生产井，每线火驱生产井相邻之间的排间距为100m，二线火驱生产井和三线火驱生产井位置的高度依次递减(如图2所示)。

[0059] 过滤后的烟道气回注到油藏顶部的烟道气注气井中后，随着烟道气的注入，地层中的烟道气会向周围的气驱生产井推进，当气驱生产井中产出大量烟道气时，将气驱生产井改为烟道气注气井，并在其周围部署二线气驱生产井进行生产采油，依次类推，每线气驱生产井相邻之间的排间距为150m。

[0060] 该案例经过5年的生产，注气井每年的有效注气时间平均为330天(因为修井等原因需要暂时关井)，5口注气井累计注入空气1.65×108Nm3；一线、二线、三线火驱生产井累计产油8×104t。根据井底温度监测结果，燃烧前缘已经到达一线火驱生产井，此时关闭原来的注气井，将一线生产井转为注气井注入空气。此阶段累计采出烟道气1.4×108Nm3，这些烟道气全部经过地面流程重新注入到顶部的烟道气回注重力驱井网中进行顶部烟道气驱，经4
烟道气气驱生产井累计采出原油3.2×10t。在传统的火驱技术中，采出的烟道气被简单处理后排放到大气中，而本发明利用采出的烟道气进行顶部驱油，不但避免了环境污染，还采出了额外的原油。

[0061] 综上所述本发明提供的高倾角稠油油藏火驱与烟道气回注重力驱协同开采方法，开采效果好、开采速度高，能够避免因单一火驱造成的火线推进不均匀，动用面积小的弊端，增大油藏整体动用面积；火驱与烟道气回注重力驱协同作用能够有效降低所波及地层的原油粘度，补充地层能量，增加单井产能和提高油藏采收率；同时火驱产生的烟道气能够为顶部注气提供稳定的气源，烟道气的回注能够减少尾气的排放，降低操作成本，减少空气污染，保护环境。